装配式钢结构建筑与既有建筑活动连接技术研究

在医院改扩建工程中,由于已有的医疗工作不能停歇,固需要尽快完成改扩建施工,以减少对医院正常运营的干扰,传统的钢筋混凝土结构较难满足上述要求。相对而言,装配式钢结构体系主要构件的加工制作均在工厂制作完成,其现场安装施工周期短,且对周围病护区和正常医疗工作影响小。通过研发一种与既有建筑可调标高的活动连接,以满足医院扩建工程的要求。

基于黏聚力模型的螺纹钢锚杆拉拔数值模拟

为研究螺纹钢锚杆锚固结构变形破坏机理,采用ABAQUS软件建立锚固结构轴对称数值模型,基于黏聚力模型,开展数值试验,获得锚固结构拉拔过程中锚杆变形、荷载以及锚固体位移场分布演化规律。试验结果表明:在相同的拉拔位移下,小肋间距锚杆也能够承受更高的拉拔荷载,表明小肋间距锚杆对巷道围岩变形的承载能力更强;在锚杆拉拔过程中,随着拉拔位移的增加,岩体破坏和离层区域呈倒碗形向岩体深部扩散,当拉拔位移增加至9.06 mm后,岩体锚固段末端处位移增速加大,岩体的最大位移为4.79 mm,出现在锚固段端口处,最终导致锚固段基体破坏;锚杆轴力与锚杆肋间距呈负相关,锚杆的轴力随着肋间距的减小而增加。

飞机双角拉伸接头的刚度可靠性灵敏度分析

根据双角拉伸接头的结构特征,在ANSYS经典界面中采用自底向上法对双角接头进行建模,在施加水平拉力的作用下得出不同工况的随机参数对接头连接刚度的影响规律,找到对双角接头可靠性影响最大的关键参数为底板厚度。从可靠性的角度出发,根据双角拉伸接头的最大位移不能超过允许值的失效准则,定义双角拉伸接头的极限状态方程。结合灵敏度技术和有限元分析方法,采用拉丁超立方抽样法计算出6种工况下随机参数的可靠性灵敏度,确定随机参数的统计特性对双角拉伸接头可靠性的影响程度。在设计、制造、使用该连接结构时要优先考虑起到积极影响的随机参数并控制起到消极影响的参数。为飞机连接结构的故障预防、结构设计和优化设计提供一定的参考依据。

固体火箭发动机复合材料壳体铝合金接头失效有限元分析

为研究复合材料壳体卡环连接结构中铝合金接头断裂失效规律,建立了壳体后封头部位的有限元模型,并以某固体发动机壳体为对象进行水压爆破实验。通过三种铝合金接头应力、应变的仿真与实验分析,对比了等效应力准则与最大主应力准则的适用性;通过分析处理以往断裂接头及文中断裂接头的仿真数据,研究了接头发生断裂时最大主应力与材料的延伸率、屈服极限、抗拉极限之间的关系;结合得出的经验公式与有限元仿真,分析了不同铝合金材料、不同尺寸的卡环连接结构断裂时的内压,并与实验结果进行对比。结果表明,数值计算结果与水压实验测量数据的误差在4.9%之内,验证了有限元模型的正确性;相比于等效应力准则,最大主应力准则在判断接头卡环槽的薄弱位置时更加准确,并提炼出接头卡环槽处发生断裂时最大主应力的断裂系数经验公式;通过经验公式并结合有限元仿真得出的铝合金接头断裂时的壳体内压与实验爆破内压的误差分别为4.7%和3.6%,满足工程应用的需要。

大断面隧道初期支护中纵向连接与拱架联合承载效应

针对大断面隧道初期支护拱架在承载时易发生平面外失稳的问题,本文通过开展单拱架全比尺试验和考虑纵向连接的拱框架结构的数值试验以及现场对比试验,对纵向连接与拱架组成的拱框架结构进行优化研究,使其横向上有足够承载能力、纵向上有较高稳定性。研究结果表明,单个拱架的破坏模式是局部面外失稳导致整体承载力丧失,考虑纵向连接的拱框架结构的平面内承载力和平面外稳定性都得到增强。通过调整纵向连接间距和拱架间距也可以调整初期支护拱框架结构和喷射混凝土的内力分担比,以充分发挥初期支护的承载能力,但纵向连接间距应小于1500 mm,拱架间距也应小于1200 mm。因而,在不改变初期支护现有结构形式的前提下,通过合理地布设纵向连接与拱架形成的具有空间承载效应的拱框架结构,不仅可以保证初期支护的承载能力,而且还提高施工效率和经济效益。研究成果可指导大断面隧道初期支护结构设计。

济南某复杂综合体结构设计难点研究

济南某复杂综合体项目由两座约90m高塔楼+大底盘商业裙房+低区U形幕墙+高区拱形连桥组成,高区连体建筑采用铅芯橡胶隔震支座与塔楼相连,低区采用两端固定铰支座与塔楼相连,为大底盘多塔复杂连体结构。塔楼采用钢筋混凝土框架-核心筒结构体系,高区拱形连桥采用钢结构空腹桁架结构体系,低区U形幕墙采用劲性索体系。针对工程特点,着重阐述了大底盘裙房不分缝可行性及低、高区弱连体的合理支座形式,提出了采用两端固定铰U形劲性索的弱连体新形式。结果表明:低区U形幕墙采用两端固定铰连接形式,高区连桥采用铅芯橡胶隔震支座连接形式均能较好地实现弱连接,保证塔楼和连桥的抗震性能。

大型圆竹拱-钢拱组合结构建筑施工技术

合理利用竹材作为建筑材料,在创造经济效益的同时,对推动绿色低碳建造方式具有重要意义。但因圆竹特性与节点构造的复杂特性,限制了其在大型公共建筑中的发展。将竹拱与钢拱进行组合,利用钢拱为竹拱提供中间支撑,从而满足圆竹在大空间建筑上的使用需求。结合实际工程,详细介绍了大型圆竹拱–钢拱组合穹顶式建筑施工技术,以期为同类工程提供参考。

大断面巷道围岩变形机理及控制技术应用研究

为解决采空区下大断面巷道围岩稳定性差的问题,同德矿以5316工作面为工程背景,通过理论分析和数值模拟相结合的方法,对地质复杂条件下大断面巷道承载结构的应力环境变化、巷道变形破坏表现、顶板锚索破断深层次原因、巷道围岩控制技术展开研究。运用FLAC 3D对工作面开采后的破坏规律进行模拟,对支护参数进行优化,最终确定支护方案。通过现场变形监测,巷道围岩变形量得到了有效控制,在支护效果和成本控制方面新支护方案都较为理想。

采用弱连接的不对称连体高层办公楼结构设计探究

不对称连体结构由于其两栋塔楼体型、平面布置、刚度和层数均存在较大差异,主体结构以及两端支座形式的选型,是设计过程中的要点。为此,以泰山石化总部基地1#、2#楼不对称连体结构为例,对连接体以及支座型式进行比较,分析各水平作用工况下连接体运动状态,梳理结构设计思路并逐步计算复核。对牛腿及支座在罕遇地震作用计算满足的情况下,增设防碰撞及防坠落措施,以保证连接体安全。针对项目的超限情况及薄弱部位,采取对应措施,采用YJK、PMSAP、SAUSAGE不同设计软件,对整体结构进行计算对比,以满足各自性能目标要求。

一种纯电动车底盘展具的新型连接支撑结构研究

文章旨在介绍一种创新的纯电动车底盘展具的连接支撑结构,以解决采用传统制造方法所面临的问题,并提高底盘展具的展示效果和成本效益。采用商品车完整车身下部总成连接的方式存在制作周期长、成本高和展示效果不佳的问题。为了克服这些问题,文章提出了一种基于钢管连接支撑结构的新型设计方案,通过选取合适强度的钢管材料、设计钢管长度和折弯角度,实现底盘前后桥和下部的支撑连接,最终实现底盘展具的制作和展示需求。

高强螺栓T形件受拉连接设计方法研究

钢结构高强螺栓T形件受拉连接的设计需考虑撬力影响,设计方法比较复杂,欧洲EC3、美国AISC和中国JGJ82等规范的设计方法均采用T形件模型理论,设计原理基本一致,但高强螺栓抗拉承载力设计值取值不同,各参数及钢材强度设计值取值也略有差异,故其设计结果也存在一定差异。对中美欧规范高强螺栓T形件受拉连接设计方法进行了比较分析,结合试验结果和算例分析了各国规范设计结果的差异。并根据分析结果、美欧规范方法以及相关参考文献研究结论提出了我国JGJ82修正设计方法,使得设计结果在保证安全储备的前提下更加经济,并一定程度上精简冗长的设计计算过程,更加便于工程应用。

316L水平悬垂结构初始层选区激光熔化成形形貌研究

目的针对选区激光熔化成形带较薄水平悬垂结构零件时表面形貌较差的问题,研究支撑间隔、支撑形式以及能量输入的大小对支撑上方悬垂结构初始层形貌的影响。方法利用选区熔化技术制备带支撑的316L水平悬垂结构初始层成形试样,通过截面金相分析和表面形貌数据分析,探究初始层熔融金属在冷却凝固前形貌的影响因素,以及变化过程机制。结果随着支撑间隔从2.5 mm减小至0.714 mm,激光能量输入由0.083 W·s/mm增加至0.25 W·s/mm,悬垂结构初始层的孔隙逐渐减少,最低孔隙率为6.549%。表面凸起球化最大高度由523.454μm降低至最小267.951μm,成形表面更为平整。相同排布方式下,线形连续支撑成形试样的孔隙更少。结论支撑间隔影响相邻支撑间受激光扫描熔融形成的熔融金属量,激光能量输入的大小将影响相同散热速率下熔融金属所需的凝固时间。受到扰动而破裂的熔融金属薄膜在表面张力作用下,将不断向与支撑结构连接处汇聚球化,初始层形貌不断偏离初始的平整薄层状态。使用十字交叉排布方式支撑间隔在1 mm以下的线形连续支撑,可以有效减少SLM成形水平悬垂结构初始层的孔隙数量,并提高初始层形貌的平整程度。

隧道锚杆支护中锚固用结构胶粘剂的粘接性能测试

隧道施工中锚杆支护可起到加固、稳定围岩的作用,锚杆支护的优化设计越来越受到业界重视。锚固用结构胶粘剂的高温稳定性一直是阻碍锚杆支护质量实现大幅提升的重要因素,高温下锚栓可能因此而粘接失效。开展了高温条件下锚固用结构胶粘剂粘接性能测试简化试验,模拟分析火灾后化学锚栓的性能和承载力情况,得到了锚固用结构胶粘剂的粘接强度随着温度不断升高而发生的变化。采用ABAQUS有限元软件对锚栓试件的受火过程进行模拟,得到火灾情况下化学锚栓的温度场分布特点,试验可作为化学锚栓在实际工程应用中的安全评估参考,以期增强化学锚栓在土工、桥梁等工程中的安全、广泛应用。

深圳前海合作区某项目高区大跨连桥结构设计要点与分析

项目位于深圳市前海合作区,包含T3、T5两栋高层办公塔楼,两栋塔楼的体型、高度、振动周期存在明显差异。两栋塔楼通过位于2~3层的低区连桥和位于10~12层的高区连桥连接。为了确保连桥设计得合理、规范、安全,对连桥进行了专项设计,采用有限元模拟的方法,从连桥结构形式的选取、连桥支座连接形式对塔楼的影响、滑动支座滑移量求解、连桥舒适度分析等方面对连桥的结构设计进行了较为深入的分析。研究结果表明,连桥与高度及质量相对较小塔楼采用滑动支座连接,与高度及质量相对较大塔楼采用刚性连接的方式比较适用于连桥两端塔楼高度、体型、振动周期显著不同的结构,并且不需要通过连桥来整合两栋塔楼共同形成抗侧刚度的结构。此种连接方式既有利于解决连桥构件截面尺寸、变形、舒适度的控制等问题,又能避免出现多塔“复杂连接”设计,并且基本上不增加塔楼的设计难度及成本。

跨航道简支钢桁梁桥主桁节点与横梁连接性能研究

对于简支钢桁梁桥,主桁受力变形会引起桥面系的变形,进而使横梁产生面外弯矩,影响整体受力性能;同时横梁面内也承受较大的弯矩,使得横梁与主桁连接部位应力较大。为改善横梁面外受力与面内受力情况,提高主桁节点与横梁连接性能,首先建立整体模型并通过参数分析研究采用不同施工方法对横梁面外弯矩的影响;然后,基于局部模型分析了横梁与主桁连接部位的受力情况,并对比了不同构造措施对此连接区域受力的改善程度。研究表明:采用纵梁滞后安装、设置长圆孔等措施可以一定程度上降低恒载作用下纵梁与主桁纵向变形不一致导致的横梁面外弯矩,但是考虑活载效应后,各种措施降低效果有所减少;对于传统的横梁与主桁连接形式,由于横梁面内弯矩较大,腹板与主桁连接角钢会出现较大的应力,采用纵梁滞后安装、设置长圆孔等施工措施不能有效降低此应力,故成为结构的薄弱环节;在横梁上翼缘与主桁连接位置采用角钢连接的加强构造形式可以有效提高节点刚度,降低主桁与横梁连接部位的应力水平;采用整体节点的构造形式则可以有效避开横梁与主桁连接的受力薄弱位置,新的连接位置距离主桁一定距离,从而大幅度降低了连接位置的应力水平。

运营地铁出入口改建下沉广场结构设计关键技术研究

为解决既有轨道交通地下结构与建筑规划更新需求不匹配引起的扩建或改造问题,结合不同的改造原因,总结既有地铁出入口改扩建结构设计关键技术重难点。以深圳市既有7号线黄木岗站B出入口改造设计为例,首先,从TOD(transit-oriented development)站城一体化、消防及人防设计、运营组织、防涝能力、地面景观、结构工法、总工期和工程投资等角度对改造下沉广场方案进行总体论述;然后,对紧邻运营地铁出入口同深度基坑支护设计、未预留接驳条件的既有车站开门洞关键工序以及新旧混凝土连接节点构造等关键技术进行分析。研究表明:1)对于既有运营地铁出入口改造方案应进行全专业综合充分论证,结合运营单位管理需求进行结构设计和施工组织设计,并做好防淹、防汛及应急预案。2)紧邻既有运营地铁出入口进行同深度基坑施工,可通过利用既有围护和预留反压土等措施,控制既有出入口和周边既有建筑物的变形,并应按照轨道交通运营安全保护区的相关要求对既有结构变形进行重点监测,信息化施工。3)对于未预留接驳条件且架设临时支撑条件受限的既有结构侧墙破除连通改造,可充分利用“时空效应”,采用楼板卸载和分段跳仓破除的方法;新旧混凝土连接节点设计可采用新建梁柱结构与既有结构叠合的形式,并加强防水。

一种运载火箭连接螺栓刚度设计方法及应用

不同规格的高强度螺栓被广泛应用在大型运载火箭的结构连接部位。提出复杂连接位置尤其是有集中载荷作用处的螺栓结构刚度分配设计方法。设计中通过匹配螺栓或螺栓组与被连接件的刚度特性,合理分配外部弯矩载荷在被连接位置处各零件上所承担的比例,从而实现复杂结构刚度设计。通过对典型高强度材料螺栓进行拉弯耦合试验,获得不同高强度材料螺栓的刚度性能。最后把试验结果应用到具体火箭螺栓连接结构设计案例中,验证刚度设计方法的有效性。

某大跨度连廊设计与分析

某空中连廊连通两栋塔楼,其幕墙结构采用了单层钢网壳结构,桥跨结构采用了空间钢桁架结构,设计时将幕墙结构和桥跨结构合二为一,组合形成了空间钢桁架与单层钢网壳的空间网格结构体系,使得结构具有较大的整体刚度,从而结构得以实现。空中连廊与主体结构采用滑动连接,通过对连廊支座的精心设计,避免了连廊与主体结构整体建模分析而产生较大的结构设计工作量且有效的释放了温度应力。同时对连廊进行了舒适度分析,分析结果显示连廊需要采用调谐质量阻尼器方可满足规范对舒适度的要求。此外还进行了结构稳定性分析,分析结果表明结构具有较好的稳定性。

某柔性连接连体结构设计要点分析

为了改善某非对称大跨连体超限结构的动力性能,连廊与主塔的连接均采用柔性连接,结构设计采用了两个力学模型空间分析软件JYK,MIDAS进行了多遇地震下的弹性包络分析,采用JYK软件对结构进行罕遇地震下的动力弹塑性时程分析,验算结构在罕遇地震下的变形及构件的损伤状态,并对大跨连接体的抗倾覆、楼盖的舒适度进行了验算,同时提出了柔性连体结构支座的设计要点及注意事项。最后对一些对关键部位及特殊构件进行了构造加强。

超高层井道架体预制栓接同步转换搭设应用

超高层核心筒剪力墙结构施工时,为确保电梯井道部位的施工安全,需搭设架体以提供施工作业面及水平防护。在架体高度不超过20 m的前提下,架体底部的工字钢搁置主梁的转换次数较多,结构预埋木盒内嵌搁置主梁的传统形式无法满足当今的建设速度及绿色施工要求。为此设计了一套超高层井道架体预制栓接同步转换搭设体系,通过定型化制作一种棱形钢结构支撑平台,利用其预制栓接、外附式的特性,达到在井道结构侧壁上快速安装工字钢搁置主梁的效果,相较于内嵌的安装方式,避开了井道结构施工部位,可在结构成型前随时进行高空井道架体的同步转换,减小结构混凝土成型时间的影响,可有效达到保安全、高周转、降本增效的目的。